KR20010021233A - 냉각 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구리 또는 저합금의 구리 합금으로 이루어지고, 내부에 냉매 채널(4)이 관통되는 아크로의 내부 래깅의 교환이 가능한 구성 요소로서의 냉각 요소에 관한 것이다. 냉각 요소(1)가 열적 조건에 따른 조직 변경으로 인해 변형되는 것을 방지하기 위해, 아크로의 내부 쪽을 향한 냉각 요소(1)의 측면(2)이 냉매 채널(4) 쪽으로 연장되는 격자형 배열의 홈(3, 3a, 17, 17a)에 의해 다수의 면 부분(15, 16)으로 분할된다. 그러한 홈에 의해 형성되는 개개의 공간 때문에, 냉각 요소(1)에서 발생되는 응력이 인접된 면 부분에 작용하지 못하게 된다.

Description

냉각 요소{COOLING ELEMENT}

본 발명은 아크로의 내부 래깅(lagging)의 교환이 가능한 구성 요소로서의 냉각 요소에 관한 것이다.

DE 29 07 511 C1로부터 금속 또는 저합금의 구리 합금으로 이루어지고, 단조되거나 압연된 관 블록으로 제작되는 용광로용 냉각 요소가 공지되어 있다. 그러한 냉각 요소의 내부에는 사용되는 위치에서 수직으로 연장되는 냉매 채널이 배치되는데, 그 냉매 채널은 기계적 디프 보링에 의해 제공된다. 용광로의 내부 쪽을 향하는 냉각 요소의 측면에는 내화재를 정해진 위치에 고정시키기 위한 홈이 가공된다.

그와 유사한 냉각 요소를 아크로에 사용할 경우에는 실제로 냉각 요소가 변형되는 것으로 밝혀졌다. 그것은 아크로 내에 유포되는 온도가 용광로 내의 온도보다 더 높고, 용해 사이클로 인한 상당한 온도 변동이 생기는데 그 이유가 있을 수 있다.

냉각 요소는 아크로의 용해 단계 중에 열적 조건에 의해 팽창되는데, 그 경우에 노의 내부 쪽을 향하는 냉각 요소의 측면은 배후 측면보다 훨씬 더 높은 온도에 노출된다. 그와 같이 높은 온도에서는 조직 및 재료 특성이 변하고, 에너지가 충분한 큰 각도의 입계의 구역에서 확산이 일어나기 쉽게 된다. 그로 인해 입계의 인근에 높은 보이드(void) 밀도가 나타나는 것은 전위(轉位)를 증대시킬 수 있고, 그에 따라 각인된 소성 변형, 즉 크리프(creep)의 전제 조건이 형성된다. 변형의 크기는 열 하중에 의존하므로, 노의 내부 쪽을 향하는 냉각 요소의 측면에서 더욱 심하게 된다.

용해 과정 후에 온도가 떨어짐에 따라, 냉각 요소는 아크로의 외측에 놓인 측면에서보다는 내부 쪽을 향한 측면에서 더 크게 수축된다. 그로 인해, 냉각 요소가 노의 내부 쪽을 향해 만곡되는데, 그러한 만곡은 용해 과정의 수가 증가되고 그에 수반하여 온도 변동이 증대될수록 더욱 커지게 된다. 그럴 경우, 아크로에 재료를 장입할 때에 금속 부분이 만곡된 냉각 요소의 돌출 에지에 부딪쳐서 냉각 요소를 손상시킬 수 있다고 하는 실제적 문제점이 있다.

그러한 선행 기술로부터 출발된 본 발명의 목적은 모든 작업 상황에 걸쳐 현저히 개선된 형상 불변성을 보이는 아크로의 내부 래깅의 교환이 가능한 구성 요소로서의 냉각 요소를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 요소의 냉매 채널의 수직 단면도.

도 2는 도 1에 따른 냉각 요소의 정면도.

도 3은 냉각 요소의 또 다른 실시예의 정면도.

도 4는 또 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅳ의 부분의 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1a : 냉각 요소

2 : 냉각 요소의 측면

3, 3a, 17, 17a : 홈

4 : 냉매 채널

5 : 폐색 구멍

6 : 탭

7 : 냉각 요소(1)의 배후 측면

8, 9 : 관 부재

10 : 고정 요소

11 : 홈 바닥

12 : 홈 입구

13 : 제1 열

14 : 제2 열

15, 16 : 면 부분

그러한 목적은 아크로의 내부 쪽을 향한 냉각 요소의 측면이 냉매 채널 쪽으로 연장되는 격자형 배열의 홈에 의해 다수의 면 부분으로 분할됨으로써 달성된다.

그러한 형식으로, 크리프로 인한 냉각 요소의 만곡을 줄이는 것이 가능하다. 각각의 면 부분은 여전히 냉각 과정 중에 조직 변경으로 인해 측방으로 수축되지만, 그러한 길이 변동은 국부적으로 각각의 면 구역에 국한되게 된다. 그러한 길이 변동은 인접된 면 부분에 전달되지도 않는다.

홈에 의해 형성되는 개재 공간 때문에 크리프 응력이 인접된 면 부분에 작용하지 못한다. 따라서, 냉각 요소에서의 잔류 응력이 효과적으로 감소됨으로써 냉각 요소의 만곡이 대폭적으로 억제될 수 있다.

본 발명의 핵심은 마련되는 홈의 바닥에서 재료가 수축되지 않는데 있다. 그를 위해, 홈 바닥에서는 수축 현상에 대한 한계 온도가 140 ℃를 넘지 않도록 하는 것이 필요하다. 그러한 전제 조건은 홈 바닥이 냉각 요소의 내부에 배치된 냉매 채널에 인접하게 놓여지도록 함으로써 충족된다.

면 부분은 열 응력에 따라 상이한 크기로 될 수 있다. 그 경우, 홈은 임의의 방향으로 정향될 수 있다.

청구항 2에 따른 바와 같이, 본 발명의 사상의 바람직한 구성에서는 냉각 요소가 서로 평행하게 각각 연장되는 교차 열의 홈을 구비한다.

청구항 3 및 청구항 4의 특징에 따른 구성에서는 홈에 의해 한정되는 면 부분이 직사각형 또는 마름모꼴로 될 수 있다.

또한, 특히 육각형과 같은 다각형의 형상을 고려할 수도 있다.

청구항 5에 따른 바와 같이, 홈이 기계 가공되고, 바람직하게는 프레이즈 절삭 가공되는 것이 제조 기술상으로 무엇보다 유리하다. 그 경우, 원하는 형상 윤곽의 홈을 생성할 수 있는 사이드 프레이즈를 사용하는 것이 바람직하다.

용해물의 위쪽에 있는 냉각 요소는 샤모트(내화 점토)로 덮히지 않기 때문에, 슬래그 비산물이 냉각 요소 상에 침착된다. 용해 과정 중에 그러한 슬래그 비산물로 이루어진 슬래그 층이 형성되어 냉각 요소를 아크로의 내부에 유포된 온도로부터 추가로 보호하게 된다. 따라서, 마련되는 홈은 추가로 슬래그가 더욱 잘 침착되도록 하는데 기여한다. 특히, 홈이 그 홈 바닥에서보다 그 홈 입구에서 더 작은 폭으로 형성될 경우(청구항 6)에 슬래그 층이 양호하게 냉각 요소에 부착될 수 있다.

청구항 7의 특징에 따르면, 냉각 요소는 구리 또는 저합금의 구리 합금으로 이루어진 관 블록으로부터 단조되거나 압연된다. 압연되거나 단조된 구리 또는 구리 합금의 조직은 주조된 구리 판의 조직보다 더 치밀하고 균질하다. 또한, 단조되거나 압연된 구리 판은 주조된 구리 판보다 더 높은 강도 및 열 전도도를 보유한다. 또한, 본 발명에 따른 냉각 요소에서는 홈을 마련함으로써 아크로의 내부 쪽을 향하는 냉각 요소의 측면의 표면이 확대되기 때문에, 개선된 냉각이 가능하게 된다.

관 블록을 단조 또는 압연한 후에 구리 판에 홈 및 냉매 채널을 마련하여 냉각 요소를 형성한다.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 개략적으로 도시된 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 도시를 생략한 아크로의 내부 래깅의 교환이 가능한 구성 요소인 판상 냉각 요소(1)를 나타내고 있다. 그러한 냉각 요소(1)는 아크로의 내부에서 금속 용해물의 위쪽에 배치된다.

아크로의 내부 쪽을 향하는 냉각 요소(1)의 측면(2)에는 그 측면(2)에 수직하게 서로 균등한 간격으로 홈(3)이 마련된다. 홈(3)은 냉각 요소(1)의 내부에 배치되는 냉매 채널(4) 쪽으로 연장되는데, 첨부 도면에는 그러한 냉매 채널(4) 중의 단지 하나만이 개략적으로 도시되어 있다. 냉매 채널(4)은 도면 평면의 상단부로부터 냉각 요소(1) 속에 마련되는 폐색 구멍(5)에 의해 형성되고, 탭(6)에 의해 밀봉 폐쇄된다.

냉각 요소(1)의 배후 측면(7)에서는 높이 방향의 중앙 구역에 냉매의 공급 및 반출을 위한 관 부재(8, 9)가 장착된다. 그러한 관 부재(8, 9)는 도시를 생략한 형식으로 냉매 채널(4)에 접속된다.

또한, 냉각 요소(1)의 배후 측면(7)에서는 높이 방향의 하부 구역 및 중앙 구역에 갈고리형 고정 요소(10)가 배치되는데, 그 고정 요소(10)에 의해 냉각 요소(1)가 아크로의 프레임에 고정될 수 있다.

도 1에 따른 실시예에서는 홈(3)이 일정한 폭으로 형성된다. 그러나, 도 4에 따른 본 발명의 다른 구성에서는 홈(3)이 그 홈 입구(12)에서보다 그 홈 바닥(11)에서 더 넓게 형성되는 것을 고려할 수도 있다.

도 2는 서로 평행하게 연장되는 제1열(13)의 홈(3)이 동일한 간격으로 냉각 요소(1)에 마련되는 것을 나타내고 있다. 도면 평면에서 수직으로 평행하게 연장되는 홈(3a)에 의해 제2 열(14)이 형성된다. 홈(3, 3a)은 본 실시예의 경우에 정사각형인 면 부분(15)을 한정한다.

도 3의 실시예의 범위에서는 냉각 요소(1a)의 면 부분(16)이 마름모꼴로, 그리고 균등한 간격의 평행한 홈(17, 17a)에 의해 형성된다.

본 발명에 따른 아크로의 내부 요소의 교환이 가능한 구성 요소로서의 냉각 요소에서는 아크로의 내부 쪽을 향한 냉각 요소의 측면이 냉매 채널 쪽으로 연장되는 격자형 배열의 홈에 의해 다수의 면 부분으로 분할됨으로써, 크리프로 인한 냉각 요소의 만곡을 줄이는 것이 가능하게 된다. 즉, 각각의 면 부분이 여전히 냉각 과정 중에 조직 변경으로 인해 측방으로 수축되지만, 그러한 길이 변동이 국부적으로 각각의 면 구역에 국한되고, 그러한 길이 변동이 인접된 면 부분에 전달되지도 않으며, 홈에 의해 형성되는 개재 공간 때문에 크리프 응력이 인접된 면 부분에 작용하지 못하고, 그에 따라 냉각 요소에서의 잔류 응력이 효과적으로 감소됨으로써 냉각 요소의 만곡이 대폭적으로 억제될 수 있다.

Claims (7)

1. 구리 또는 저합금의 구리 합금으로 이루어지고, 내부에 냉매 채널(4)이 관통되며, 아크로의 내부 쪽을 향한 냉각 요소(1)의 측면(2)이 냉매 채널(4) 쪽으로 연장되는 격자형 배열의 홈(3, 3a, 17, 17a)에 의해 다수의 면 부분(15, 16)으로 분할되는 것을 특징으로 하는 아크로의 내부 래깅의 교환이 가능한 구성 요소로서의 냉각 요소.
2. 제1항에 있어서, 서로 평행하게 각각 연장되는 홈(3, 3a, 17, 17a)의 교차 열(13, 14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 면 부분(15)은 직사각형으로 되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 면 부분(16)은 마름모꼴인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 홈(3, 3a, 17, 17a)은 기계 가공되고, 바람직하게는 프레이즈 절삭 가공되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 홈(3, 3a, 17, 17a)은 그 홈 바닥(11)에서보다 그 홈 입구(12)에서 더 작은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 구리 또는 저합금의 구리 합금으로 이루어진 관 블록으로 단조되거나 압연된 후에 홈(3, 3a, 17, 17a) 및 냉매 채널(4)을 구비하게 되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.